(57)【要約】【課題】観察者の視線の方向とレーザ光の照射方向とを一致させた上で、対象物上に視認可能な視覚情報を形成する。【解決手段】光走査部２からのレーザ光の出射方向を視線の方向に合致させる結合部６と、この結合部６に対して光走査部２でのレーザ光のスキャンニングの中心位置と視点位置とを共役な位置に置く。ラスタスキャンもしくはベクトルスキャンの少なくとも一方により行うスキャン制御部１２を有する。レーザ光源位置と共役な位置に光検出器１３を配置する。レーザ光は偏光あるいは時分割変調される。スキャンニングする速度は、頭部の回動速度に応じて回動を抑える方向に制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源からのレーザ光を光走査部にてスキャンニングしてこのレーザ光の出射方向を水平及び垂直に振らせることにより対象物に描画をするレーザプロジェクタにおいて、
光走査部でのレーザ光のスキャンニングの中心位置と視点位置とを共役な位置に置いて光走査部からのレーザ光の出射方向を視線の方向に合致させる結合部を有することを特徴とするレーザプロジェクタ。
【請求項２】
レーザ光をスキャンニングする光走査部には、スキャンニングする面積に応じてラスタスキャンもしくはベクトルスキャンの少なくとも一方により行うスキャン制御部を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザプロジェクタ。
【請求項３】
光走査部でのレーザ光のスキャンニングの中心位置に対してレーザ光源位置と共役な位置に光検出器を配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザプロジェクタ。
【請求項４】
光検出器は、対象物自体能動的に出力する光伝搬情報を検出し、あるいは対象物自体の受動的な変化情報を検出することを特徴とする請求項３に記載のレーザプロジェクタ。
【請求項５】
光検出器に接続される検出処理部は、光走査体の駆動制御信号に基づき対象物への画像の位置情報を計測することを特徴とする請求項３に記載のレーザプロジェクタ。
【請求項６】
合波すると特徴が出ない二つの特徴情報を描画される視覚情報から生成する画像信号源と、この画像信号源にて制御されるレーザ光源と、結合部と視点との間に一方の特徴情報を取り出す手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレーザプロジェクタ。
【請求項７】
二つの特徴情報に基づくレーザ光はは互いに直交する偏光板を透過し，一方の特徴情報を取り出す手段は偏光板であることを特徴とする請求項６に記載のレーザプロジェクタ。
【請求項８】
二つの特徴情報は、スイッチング素子にて切り分けられ、一方の特徴情報を取り出す手段はスイッチング素子に同期して光をスイッチングする手段であることを特徴とする請求項６に記載のレーザプロジェクタ。
【請求項９】
レーザ光源からのレーザ光をスキャンニングして出射する構成は、頭部に装着する構成であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のレーザプロジェクタ。
【請求項１０】
頭部の回動を検出するセンサと，このセンサによる検出値に基づき検出値の１／２の値を演算する演算器とを有し、この演算器出力にて光走査部のスキャンニング速度を上記頭部の回動を補償するように制御することを特徴とする請求項９に記載のレーザプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文字や画像からなる視覚情報を観察者の視野内の対象物上に提示するレーザプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
文字や画像の視覚情報を対象物とオーバーラップさせて観察者にて視認可能な装置として、see through Head Mounted Display（以下ＨＭＤと称する）がある。このＨＭＤは、一例として文字通り観察者の頭部に取り付けて視覚情報を前方の特定の奥行き位置に映し出し対象物と共にそれを観察者の目により視認可能としたものである。
そして、このＨＭＤは、最近着目されているユビキタスコンピュ−ティングに基づく表示手段としての強化現実感技術を実現させる装置でもあり、ユビキタス情報である視覚情報をいつでもまたどこでも提示できる装置として着目され得る。
【０００３】
ところが、このＨＭＤを用いて視覚情報と対象物とを視認する場合、観察者が視認するに当たって少なくとも視覚情報あるいは対象物のいずれか一方の焦点をもって見ることになるので，視覚情報あるいは対象物を同時に明確に見ることはできない。すなわち、従来のＨＭＤでは、厳密には各時点において単一の目標物しか視認できず、観察者にとっては頻繁に焦点を変更しなければならないことは、観察の際の大きな負担となっている。
このような問題を解決する方法として対象物上そのものに視覚情報を投影するという特許文献１及び２に示す技術がある。特許文献１では、オペレータの代わりにロボットにて観察者を診断あるいは介護する場合、診断あるいは介護される観察者がＨＭＤを装着してロボットに対しオペレータの視覚情報を投影することで、観察者による違和感をなくすことが開示され、また、特許文献２では、実物体を遮蔽材によって隠すことにより、実物体と視覚情報である仮想物体との間を正しく遮蔽し、現実感の高い仮想空間を提示することが開示されている。しかしながら、この特許文献１及び２に示す技術は、対象物上の投影光の散乱等により実際上観察者が視認できる明るさが得られないため、対象物上に入射方向しか反射しない再帰性反射材を塗布しなければならず、この対象物に再帰性反射材を塗布することは，対象物に塗布できる場合は格別一般的には不可能なことが多いという問題が生じている。
【０００４】
したがって、観察者の焦点を頻繁に変更することなく視覚情報を対象物上に投影ししかも対象物上に再帰性反射材を塗布することがないＨＭＤが要望される。
一方、ＨＭＤではないが、非特許文献１では視覚情報を対象物上に投影ししかも対象物上に再帰性反射材を塗布することがない装置として、レーザ光の走査により患者の手術部位を照射し、例えば手術部位の縁取り等をレーザ光にて行い観察者にその部位を明示するというレーザプロジェクション技術が開示される。ところがこの場合、観察者の視線の方向とレーザ光の照射方向とが一致しないので、内部に手術部位がある場合には観察者の視点位置と手術部位の３次元形状や位置とを計測することでレーザ光の投影をリアルタイムで変形させる必要が生じる。この３次元計測に基づく演算処理の負担やコストを考慮すると、このレーザプロジェクション技術は複雑な装置構成で高価な物とならざるを得ないという状況である。
【特許文献１】特開２０００−２１８５７５号公報
【特許文献２】特開２０００−１２２１７６号公報
【非特許文献１】N.D Glossop, Z.Wang;  Laser projection augmented reality system for computer assisted surgery,  International Congress Series 1256, pp65-71,Elsevier Science(2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述するように非特許文献１に示すレーザプロジェクション技術では、その演算処理に係る装置構成が複雑になってしまうことや装置が高価になってしまうところに問題があり、この問題を可及的に解決するためには、観察者の視線の方向とレーザ光の照射方向とが一致することが必要である。一方、ＨＭＤのように観察者の視線の方向と投影光の照射方向と一致することができたとしても、観察者による焦点変更動作を頻繁に行うことや表示手段として視覚情報を視認するためには対象物への再帰性反射材の塗布が必要となる。
本発明は、上述の問題に鑑みて発明されたもので、観察者の視線の方向とレーザ光の照射方向とを一致させた上で、観察者による焦点変更動作を行うことや対象物への再帰性反射材の塗布をさせないで、対象物上に視認可能な視覚情報を形成するレーザプロジェクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために本発明は、レーザ光源からのレーザ光を光走査部にてスキャンニングしてこのレーザ光の出射方向を水平及び垂直に振らせることにより対象物に描画をするレーザプロジェクタにおいて、光走査部でのレーザ光のスキャンニングの中心位置と視点位置とを共役な位置に置いて光走査部からのレーザ光の出射方向を視線の方向に合致させる結合部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、レーザ光源からのレーザ光をスキャンニングすることにより対象物上に視覚情報の高輝度描画を行うことが可能となると共に、このレーザ光をあたかも観察者の視点から出射したように構成することにより、観察者による焦点変更動作を行うことや対象物への再帰性反射材の塗布をさせないで、対象物上に視認可能な視覚情報のオーバレイ描画を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
〔第1実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態であるレーザプロジェクタのブロック図を示す。図１において、レーザ光源１は、小型で可視光が発振されるレーザ光源である。このレーザ光源１からのレーザ光（レーザビーム）は、光走査部２の一部を構成するガルバノミラー等の光走査体３に入射される。光走査体３は、水平走査モータ（第１モータとする）４及び垂直走査モータ（第２モータとする）５にて水平方向駆動あるいは垂直方向駆動が行われ、入射するレーザ光を水平及び垂直方向にスキャンニングするように回動制御される。光走査体３にてスキャンニングされたレーザ光は、例えばハーフミラー等の結合部６にて反射され対象物（図示省略）に照射される。ここで結合部６は、観察者の視線とレーザ光とを合致させるもので、結合部６に対して光走査体３のスキャンニングの中心と観察者の視点７とが同じ距離になるようにすなわち共役となるように相互に配置されている。従って、光走査体３にてスキャンニングされたレーザ光は，あたかも観察者の視点７から出射したかのように振舞い、対象物上にレーザ光の走査に基づくオーバレイ画像を得ることができる。
【０００９】
レーザ光源１の発振制御及び第１モータ４、第２モータ５の駆動制御は，例えば画像メモリ８の画像情報に基づく。すなわち、対象物に投影される視覚情報である画像情報が記憶された画像メモリ８（これはユビキタスコンピュ−ティングでのコンピュータメモリと同一視もできる）は、読み出し処理部９に接続される。この読み出し処理部９は、画像情報の読み出しに基づき画素に対応してレーザ光源１のビームスポットを制御するように画素信号を生成しまた、画像情報の読み出しに同期した走査部２への制御信号を生成するものである。なお、ここでは、ディジタル方式として画像メモリ８及び読み出し処理部９を備えたものを示しているが、アナログ方式の画素信号の生成及び走査部２への同期制御信号の生成も可能である。
【００１０】
さて、図１にて読み出し処理部９は、レーザ制御部１０に接続され、このレーザ制御部１０では、読み出し処理部９からの画素信号に基づきレーザ駆動制御信号を得る。更に、このレーザ制御部１０は、レーザ光源１に接続され、レーザ駆動制御信号によりレーザ光源１の発振を制御する。こうして、レーザ光源１では、画像メモリ８に記録された画像情報の読み出しに同期して画素に対応するレーザ光（レーザスポット）が射出される。
一方、読み出し処理部９は，走査部２にあってスキャン制御部１２に接続されている。このスキャン制御部１２は、画像メモリ８での１フレームの画像情報の読み出しに同期して水平方向の第１モータ４及び垂直方向の第２モータ５を制御する駆動制御信号を生成する。すなわち、この駆動制御信号は、光走査体３を水平方向に振らせるように第１モータ４が画像情報の読み出しに同期して生成され、しかも、光走査体３を垂直方向に振らせるように第２モータ５が画像情報の読み出しに同期して生成される。この結果、観察者の視点と共役な位置から出射されたレーザ光はスクリーンである対象物表面上にビームスポットとして結像され、これを高速にスキャンニングすることにより視覚情報を対象物上のオーバレイ画像として提示する。従って、観察者の視線の方向とレーザ光の出射方向とを一致させた上で、対象物上に視覚情報であるオーバレイ画像を描くことになるので、観察者には単一の焦点にて対象物及びオ−バレイ画像を視認することができる。更に、オーバレイ画像は対象物上にレーザビームスポットとして照射・投影されることになるので、観察者は勿論傍らの対象物を見る者にもオーバレイ画像を視認することができる。
【００１１】
ここで、対象物にオーバレイ画像を提示するに当たって、オーバレイ画像の明るさについては、次のようにして高輝度を得ることができる。第１モータ４及び第２モータ５を制御する駆動制御信号は、光走査体３の全走査可能範囲より大幅に縮小した走査範囲に限定して光走査体３を振らせるような駆動制御信号であり、対象物上に限定された走査範囲での画像を投影する。一般に、点光源の場合この点光源から対象物までの距離が２倍になれば対象物上の像の明るさは１／４になることは周知であるが、レーザ光の場合は、それ自体の性質上拡散しにくい高輝度のビームスポットであるので、対象物上に高輝度にてオーバレイ画像を得ることができる。
【００１２】
更に、光走査体３によるスキャンニングの方式によっても、対象物上に高輝度の画像を得ることができる。すなわち、図１（ｂ）に示すようにスキャン制御部１２内にラスタ走査部１２１及びベクトル走査部１２２を備え、このそれぞれの走査部をそれぞれ第１モータ４及び第２モータ５に接続し、ラスタスキャンあるいはベクトルスキャンに基づき第１モータ４及び第２モータ５をスキャン制御するものである。具体的には、１フレーム１／３０秒にて飛び越し走査を行うテレビジョン受像機では、一般にいわゆるラスタスキャンにより、１フレーム全ての画素について走査を行い画面全体を満遍なくスキャンニングするため１画素のビーム照射時間が短く、よって画面全体としては暗い画面になり勝ちであるが、いわゆるベクトルスキャンでは、明るい領域のみビームを高速に移動させてこの領域のみの走査を繰り返してその領域のみビーム照射時間を長くして高輝度とすることができる。そしてこのスキャンニング方式の選択は、スキャン制御部１２に内蔵されたスイッチング回路（図示省略）にて行うことができる。こうして、このスキャンニングの方式の違いを利用して、スキャンニングする面積に応じて，これら方式を切り替え、例えば光走査体３の全走査可能範囲にて限定した走査範囲の移動にはベクトルスキャン、限定した走査範囲内での画像走査はラスタスキャンを実施することで、オーバレイ画像の更なる高輝度化を達成することができる。なお、限定された走査範囲にて粗い画像を提示する場合には，ベクトルスキャンを行うことで，更なる高輝度が得られる。
【００１３】
こうして、観察者が対象物上に焦点を合わせることにより対象物表面上に投影されたオーバレイ画像を対象物の位置や奥行きにかかわらず対象物と同時に視認することができ、しかも視線の方向とレーザ光の出射方向とが合致するので例えば対象物表面に段差等があっても投影される画像は途切れることなく連続パターンとして視認することができ、レーザビームを扱うことで更には移動でのベクトルスキャンと画像走査でのラスタスキャンの選択により限定された走査範囲の高輝度の画像を得ることができる。
また，この限定された走査範囲の画像を扱うことは、ユビキタスコンピューティングでの強化現実感応用技術にも沿うものである。すなわち、ユビキタス情報の対象物上へのオーバレイ画像の提示においては，実視野内の対象物を見ていることに重点が置かれることになるため，実際上視野全体を覆う程のオーバレイ画像を投影することは必要なく，むしろ視野内での対象物上にて正確な位置に安定して少量の画像情報が提示されることが重要である。従って，大きな視野を覆うようなレーザプロジェクション投影ではなく，複数の小領域を順次個別にスキヤニングすることで必要な画像情報の提示としては十分であり、しかもレーザスポット光量のワット数も相対的に小さく押さえられることになる。これによって従来問題とされてきたレーザプロジェクションの光量不足を回避することが可能となる。
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態を示すブロック図である。この図２にて図１と同一部分には同符合を付す。すなわち，レーザ光源１からのレーザ光は、第１モータ４及び第２モータ５にて水平方向及び垂直方向に駆動される光走査体３にてスキャンニングされ、観察者の視線との結合部６にて折り曲げられ対象物に照射される。本実施形態では、光走査体３のスキャンニングの中心に対してレーザ光源１と共役な位置に光検出器１３を備えている。すなわち、レーザ光源１と光走査体３との間にハーフミラー１４を置き、このハーフミラー１４によってレーザ光源１からのレーザ光を光走査体３に導き、結合部６を介して対象物のビームスポットを結像させる反面、対象物上のビームスポットによる散乱光が逆行すると、結合部６、光走査体３を介してハーフミラー１４を透過し、光検出器１３にてこの対象物に投影されたビームスポットの散乱光を検出するようにしたものである。
【００１４】
この光検出器１３による光検出においては、例えば対象物自体にて変調され得る光伝搬情報を有する場合、その対象物へのレーザ光の照射によって光路を戻る散乱光にこの光伝搬情報が乗せられた時その情報を光検出器１３にて検出できることになり、対象物からの情報伝送いわゆる通信が可能となる。
従って、図２に示すように光検出器１３に検出処理部１５を接続し、この検出処理部１５に表示器１６を接続することにより、対象物からの光伝搬情報を表示することが可能となる。この場合、検出処理部は１５は、対象物自体が変調された光を発し又は変調された反射率変化を伴う能動的な光伝搬情報を出力する信号源である場合には例えば復調器を含む信号処理部１５１である。一方、対象物からの情報伝送が、対象物自体の例えば状態情報等レーザ光によるいわゆる受動的な変化情報である場合もあり、この場合には検出処理部１５は例えば単なる信号変換部でもある。
【００１５】
また、この光検出器１３の使い方として、対象物へのレーザ光投影領域あるいは対象物の光伝搬情報の所在位置の位置計測を行うこともできる。すなわち、対象物に投影されたレーザ光の散乱光が戻り光検出器１３にて検出された状態での光走査体３のスキャンニング位置を検出することにより、レーザ光のこのスキャンニング位置の検出に基づき上述の位置計測が可能となる。従って、検出処理部１５には計測部１５２を有し、この計測部１５２は光検出器１３からの光検出に基づき第１モータ４及び第２モータ５の駆動制御信号を取り出しこの駆動制御信号により走査角を割り出し位置計測を行うことができる。
【００１６】
なお、第１実施形態では言及していないが、走査部２の光走査体３による全走査可能範囲内にあって、対象物上の限定した走査範囲を特定するに当たっては、例えば全走査可能範囲にてラスタスキャンの走査を行い、対象物となるユビキタス情報のタグ等を光検出器１３にて検出し、この特定した対象物上の限定された走査範囲の移動でベクトルスキャンを行い限定された走査範囲にてラスタスキャンを行うという走査範囲の特定及びスキャン方法の選択が可能である。もちろん、光検出器１３を用いなくとも、観察者が対象物の所在位置を予め位置情報として例えばスキャン制御部１２に入力したり、別の方法にて位置情報を予め記憶することもできる。
〔第３実施形態〕
図３、図４は、本発明の第３実施形態を示すブロックである。図１及び図２に示す例では、視覚情報が対象物をスクリーンとして結像されることになるので、観察者以外にもこの視覚情報が視認することができるのであるが、この実施形態では、観察者を除いて視覚情報を秘匿したい場合もあるので、その例を示したものである。なお、図３、図４において図１，図２と同一部分には同符号を付す。図３においては、二つのレーザ光源１ａ、１ｂを備え、このレーザ光源１ａ、１ｂからのそれぞれのレーザ光を合波するようにハーフミラー１４が備えられる。そして、このハーフミラー１４にて反射しまたは透過したレーザ光は、第１モータ４及び第２モータ５にてスキャンニングされる光走査体３に入射して偏向され，結合部６を介して観察者の視点７から出射されるようにして対象物に照射される。ここで、二つのレーザ光源１ａ、１ｂは画像信号源１７に接続され、この画像信号源１７では、画像情報から例えばポジ画像とネガ画像とを生成しこのそれぞれのポジ画像、ネガ画像にて異なるレーザ光源１ａ、１ｂを制御するようにしている。また、レーザ光源１ａ、１ｂとハーフミラー１４との間には，偏光板１８ａ、１８ｂが備えられ、この偏光板１８ａ、１８ｂは、互いに直行する偏光板である。この結果、画像信号源１７にて制御されたレーザ光源１ａ、１ｂからのレーザスポットは光走査体３にてスキャンニングされ対象物に結像されることになるが、レーザ光源１ａ、１ｂのレーザスポットはポジとネガとの関係にあるので、対象物上でのオーバレイ画像としてはポジとネガとを合わせた特徴のない明領域でしかない。この場合、結合部６と観察者の視点７との間に偏光板１８ａあるいは１８ｂと同じ偏光板１９を配置することにより，観察者は一方の偏光に伴うポジあるいはネガの画像のみを視認することができる。
【００１７】
図３では、偏光板を用いて対象物に提示した画像情報を選択的に視認可能とし，秘匿可能としたものである。図４に示す例では、偏光の代わりにネガ画像及びポジ画像を時間的にずらし、いわゆる時分割変調をかけることにより、観察者にとって提示画像の秘匿を行うようにしたものである。すなわち、図４に示すように単一のレーザ光源１を備え、このレーザ光源１にネガ画像及びポジ画像が生成される画像信号源１７が接続される。この画像信号源１７とレーザ光源１との間にスイッチング素子２０を介在させ、このスイッチング素子２０にてポジ画像及びネガ画像を切り分けるようにしたものである。切り分けに当たっては、画像信号源１７に接続された切換信号生成部２２にてスイッチング素子２０のスイッチング制御を行う。このスイッチング素子２０によるポジ及びネガの両画像信号のスイッチング制御は，画素ごとにスイッチングを行いあるいは更に長いタイミング周期にてスイッチングを行うことにより、いわゆる時分割変調されることにより切り分けることができる。従って、レーザ光源１からのレーザスポットは周期的にネガ画像とポジ画像とから構成されるため，結果的に対象物上に提示される画像は特徴のない明領域となる。一方、結合部６と観察者の視点７との間には，例えば液晶シャッタ２１が介在され，このシャッタ２１が、前述の切替信号生成部２２に接続されて制御され、スイッチング素子２０と同期したオンオフ制御により、観察者は、ポジ画像あるいはネガ画像のみを視認することができる。
〔第４実施形態〕
これまでの説明においてレーザ光源１からのレーザ光を結合部６にて観察者の視点から出射させるように振る舞うためには、本発明のレーザプロジェクタは観察者の頭部に搭載する構造とするのが最も適切である。図５は、この頭部に搭載するプロジェクタとして発明者が試作したもので、図３に示すレーザ光源１ａ、１ｂと偏光板１８ａ、１８ｂを備えた例の外観を示す。すなわち、図５において、観察者の頭部へ装着するブラケット５０の中央部にはユニット本体５１が取り付けられており、この図３のものを対象に例示するユニット本体５１には図３と同様にレーザ光源（レーザダイオードユニット）１ａ、１ｂが互いに直角に取り付けられ、更に光走査部２の第１モータ４及び第２モータ５が取り付けられる構成となっている。そして、レーザ光は、図５のユニット本体５１の下方から前方に向かって照射される。
【００１８】
本実施形態では、この観察者の頭部に装着するプロジェクタにおいて、観察者による頭部の急な左右あるいは上下の回動に伴い、対象物への投影画像の邪魔な動きを抑える構造を例示する。図６は、実験として観察者の頭部にブラケット５０を装着し、観察者の視点より２．８ｍ離れた位置に対象物としてスクリーン２３を設置し、このスクリーン２３上に図６（ｂ）に示すようなレーザ光源からの視覚情報としてランドルトリング２４のオーバレイ画像を＋印の固定点を基準として提示し、この状態で観察者の頭部を左右に回動させた場合のオーバレイ画像の移動（モーションブラー；動きによる像の揺らぎ）を模式的に例示する。本来、オーバレイ画像とそれが提示された対象物との視野内での位置合わせが重要であり、この位置合わせが頭部の回動によってずれるのを防止するため、頭部の回動を相殺（補償）するように投影位置を高速に変更することが求められる。ところが、この変更操作を行うに当たり、画像の表示単位であるフレーム単位にて別の画像に更新する時のみ変更操作を行う場合には、数十ｍｓ以上のタイムラグが生じており、このため、オーバレイ画像が不安定に揺らぎ、例えば図６のランドルトリング２４がふらつくという現象が生じている。
【００１９】
この第４実施形態では、図７に示すように観察者に左右及び上下の頭部回動を検出するジャイロ等の角速度センサ２５，２６を装着し、この角速度センサ２５、２６を−１／２演算器２７に接続し、光走査体３の第１モータ４あるいは第２モータ５の走査速度を制御する。すなわち、角速度センサ２５、２６によって頭部の回動角速度を検出し、その角速度の−１／２の速度量を−１／２演算器２７にて算出し、この速度量を光走査体３の第１モータ４あるいは第２モータ５の速度に足し込み、スキャンニング速度を減少もしくは増加させるようにしたものである。なお、−１／２の速度量について、−は頭部の回動方向と逆方向を意味し、１／２は光走査体３の回動角に対して光の方向変化が２倍角になることに基因する。光走査体３のスキャンニング目標速度にこの速度を足し込んで第１モータ４及び第２モータ５を制御することにより、スキャンニングの最中にもほぼ時間遅れ無しで連続的にこの揺らぎの相殺を行うことができた。こうして，知覚的にほぼ完全に安定して視野に対して静止したオーバレイ画像を提示することができる。なお，本実施形態においては，観察者の頭部の回動を検出する角速度センサ２５、２６は、ブラケット５０と同様観察者に直接装着するのが適切であるが，図５に示すジャイロ５３をユニット本体５１に内蔵して備えるようにしても良い。
【００２０】
図８は，図６にて模式図に示した実験の結果を示すものである。ここで観察者に装着した装置は、従来のＨＭＤと本実施形態のプロジェクタを使用し、ＨＭＤでは３０Ｈｚのフレームレートと６０Ｈｚのフレームレートの二つの描画速度を用い、頭部の回動角速度は５．６〜７０（ｄｅｇ／ｓ）とした。この実験結果を比較した結果、揺らぎ幅は、３０ＨｚのフレームレートのＨＭＤ，６０ＨｚのフレームレートのＭＨＤ，本実施形態のプロジェクタの順にて揺らぎ幅が低下した。
図９は、ＭＨＤと本実施形態のプロジェクタとを用いて、０〜２ｍの複数の焦点深度での仮想視力をグラフとしたもので、ＨＭＤに比べ本実施形態のプロジェクタでは視力が大幅に向上しており、レーザ光の走査による解像度の向上や揺らぎの抑止に基づく解像度の向上が著しい。なお、図９ではＨＭＤの仮想視力を本例のプロジェクタと比較のため標準化換算しており、この標準化換算特性はＨＭＤ特性の最高点（距離０．９ｍ）を本例のプロジェクタの特性と合わせて換算したものである。図示のように本例のプロジェクタの特性はＨＭＤと比較しても極めて優れる。因みに、本例のプロジェクタの最低視力は０．６７である。
【００２１】
図１０は、本発明のプロジェクタを観察者が頭部に装着し、手に持ったノートを対象物としてこの対象物に視覚情報を描画させたものであり、この対象物上のオーバレイ画像を観察者が肉眼にて視認する様子を示している。
また、図１１は、本発明のプロジェクタの使用法の一具体例を示すもので、牛の腹を対象物として視覚情報を描画している状態を示す。ここでは、観察者が複数の対象物として視覚情報を、牛の腹のスクリーンとして視認する様子と共に、手に持ったノートのスクリーンとして視認する様子を示しており，この対象物の変更は前述の光走査体のスキャンニング角度の変更により可能である。またこのとき、牛の腹のオーバレイ画像は周囲（傍ら）の観察者にも視認することができる様子を示している。更には，牛の腹へのレーザビームの照射によって牛の体温が計れる場合には、照射による散乱光をこのプロジェクタが取り込むことにより、図２に基づく信号処理により体温を検出することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態を例示するブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を例示するブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３実施形態の他の例を示すブロック図である。
【図５】頭部へ装着するプロジェクタの外観図である。
【図６】本発明の第４実施形態のための説明図である。
【図７】本発明の第４実施形態を例示するブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態の具体例の効果を示する線図である。
【図９】本発明の効果を例示する線図である。
【図１０】観察者の使用状態図である。
【図１１】プロジェクタの使用状態の具体例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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